Хроматографические методы анализа. Кукуев В.И - 13 стр.

UptoLike

13
хроматографии процесса размывания обычно используют теорию
теоретических тарелок и кинетическую теорию .
Теория теоретических тарелок, впервые предложенная для описания
процесса дистилляции, была распространена Мартином и Синджем на
хроматографические системы . Теория основана на следующих допущениях:
- колонка состоит из определенного числа теоретических тарелок ;
- равновесие между фазами на каждой тарелке устанавливается
мгновенно;
- вводимая проба является малой ;
- все протекающие в колонке процессы рассматриваются как
взаимно независимые.
Теоретическая тарелка это гипотетическая зона, размер которой
соответствует достижению равновесия между двумя фазами.
Хроматографируемое вещество проходит слой сорбента порциями,
распределяясь между подвижной и неподвижной фазами на отдельных
элементарных участках слоя тарелках . При этом на каждой тарелке
устанавливается равновесное распределение вещества. Новая порция
элюента, подаваемая на первую тарелку, приводит к новому распределению
вещества между подвижной и неподвижной фазами, причем часть вещества
с данной тарелки переносится на следующую . На этой тарелке также
устанавливается равновесие, а часть вещества переносится на последующие
тарелки. Вследствие этого с каждой новой порцией элюента концентрация
вещества на первой тарелке падает , а на последующих возрастает . В
результате такого перемещения и перераспределения хроматографируемое
вещество оказывается на нескольких тарелках , причем на средних его
концентрация достигает максимального значения по сравнению с
соседними. Таким образом , вещество размывается по нескольким тарелкам ,
причем чем сильнее размывание, тем большее число тарелок займет
вещество. Следовательно, число тарелок , занимаемых данным компонентом
разделяемой смеси, является мерой эффективности колонки, степени
размывания вещества по слою адсорбента.
Количественной мерой эффективности хроматографической колонки
служат высота H, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ), и число
теоретических тарелок N.
Число теоретических тарелок можно рассчитать непосредственно из
хроматограммы , сравнивая ширину пика w и время пребывания t
R
компонента в колонке:
2
R
2
R
σ
t
w
t
16N
=
=
или
2
1/2
R
w
t
5,55N
=
,
                                             13
хром атограф ии процесса раз м ы вания обы чно использ ую т теорию
теоретическ их тарелок и к инетическ ую теорию .
        Тео рия т ео рет ическ их т а рело к , впервы епредлож енная для описания
процесса дистилляции, бы ла распространена М артином и Синдж ем на
хром атограф ическ иесистем ы . Т еория основананаследую щ их допущ ениях:
        - к олонк асостоит из определенного числатеоретическ их тарелок ;
        - равновесие м еж ду ф аз ам и на к аж дой тарелк е устанавливается
           м гновенно;
        - вводим ая пробаявляется м алой;
        - все протекаю щ ие в к олонк е процессы рассм атриваю тся к ак
           вз аим но независим ы е.
        Т еоретическ ая тарелк а – э то гипотетическ ая з она, раз м ер к оторой
соответствует        достиж ению         равновесия       м еж ду двум я            ф аз ам и.
Хром атограф ируем ое вещ ество проходит слой сорбента порциям и,
распределяясь м еж ду подвиж ной и неподвиж ной ф аз ам и на отдельны х
э лем ентарны х участк ах слоя – тарелк ах. П ри э том на к аж дой тарелк е
устанавливается равновесное распределение вещ ества. Н овая порция
э лю ента, подаваем ая напервую тарелк у, приводит к новом у распределению
вещ ествам еж ду подвиж ной и неподвиж ной ф аз ам и, причем частьвещ ества
с данной тарелк и переносится на следую щ ую . Н а э той тарелк е так ж е
устанавливается равновесие, ачастьвещ ествапереносится напоследую щ ие
тарелк и. В следствиеэ того с к аж дой новой порцией э лю ента к онцентрация
вещ ества на первой тарелк е падает, а на последую щ их воз растает. В
результатетак ого перем ещ ения и перераспределения хром атограф ируем ое
вещ ество ок аз ы вается на неск ольк их тарелк ах, причем на средних его
к онцентрация достигает м ак сим ального з начения по сравнению с
соседним и. Т ак им образ ом , вещ ество раз м ы вается по неск ольк им тарелк ам ,
причем чем сильнее раз м ы вание, тем больш ее число тарелок з айм ет
вещ ество. Следовательно, число тарелок , з аним аем ы х данны м к ом понентом
раз деляем ой см еси, является м ерой э ф ф ек тивности к олонк и, степени
раз м ы вания вещ ествапослою адсорбента.
        К оличественной м ерой э ф ф ек тивности хром атограф ическ ой к олонк и
служ ат вы со т а H, э к вива лен т н а я т ео рет ическ о й т а релк е (В Э Т Т ), и число
теоретическ их тарелок N.
        Число т ео рет ическ их т а рело к м ож но рассчитатьнепосредственно из
хром атограм м ы , сравнивая ш ирину пик а w и врем я пребы вания tR
к ом понентавк олонк е:
                                                  2        2
                                       t     t 
                                N = 16  R  =  R 
                                       w     σ
или
                                                       2
                                             t       
                                  N = 5,55  R        ,
                                             w 1/2    